飛秒激光與CuZr非晶合金相互作用的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、非晶合金是這幾年材料學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，它具有突出的物理化學(xué)性能，應(yīng)用前景廣泛。由于非晶合金處于亞穩(wěn)態(tài)，其優(yōu)異的物理、化學(xué)和力學(xué)性能會(huì)隨著非晶合金的結(jié)構(gòu)弛豫和晶化發(fā)生變化，如果加工過程中晶化，它獨(dú)特的性能將消失，相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，合適參數(shù)的飛秒激光有可能實(shí)現(xiàn)非晶合金的無晶化加工。
　　本文采用結(jié)合雙溫模型的分子動(dòng)力學(xué)方法，數(shù)值模擬了脈寬為200 fs的不同能量密度激光與CuZr非晶合金靶材相互作用，獲取了不同能量密度下，靶材的溫度壓

2、力等物理量的變化以及蝕除過程的原子位置變化圖像，較清晰的呈現(xiàn)了靶材的去除過程。這對(duì)飛秒激光微納加工技術(shù)非晶合金加工中的應(yīng)用有著重要的指導(dǎo)作用，同時(shí)也為相關(guān)的研究提供了理論參考。論文主要工作及結(jié)論如下：
　?。?）在系統(tǒng)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外超快激光與材料相互作用理論和超快激光加工技術(shù)的進(jìn)展及現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了本課題采用的研究方法及數(shù)值求解過程，完整列出了模型的參數(shù)以及初始條件和邊界條件。
　?。?）選取Mendelev擬合的MKO

3、S勢(shì)函數(shù)，采用結(jié)合雙溫方程的分子動(dòng)力學(xué)方法來研究飛秒激光與非晶合金的相互作用，在此基礎(chǔ)上，選取Lammps軟件編寫程序并驗(yàn)證，使之能夠可靠地模擬飛秒激光和非晶合金的相互作用過程。整理數(shù)據(jù)，提取感興趣的物理量，包括溫度，壓力和原子位置信息等。
　?。?）通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)了飛秒激光輻照CuZr非晶合金材料的熱能弛豫過程和熱傳導(dǎo)機(jī)制。發(fā)現(xiàn)飛秒激光輻照下，非晶合金比晶態(tài)單質(zhì)金屬Cu、Ni等的加熱速度慢，且靶材出現(xiàn)了周期性地膨脹-收縮